KUAT TEKAN BETON GEOPOLIMER
DENGAN VARIASI BERAT AGREGAT DAN BINDER
PADA UMUR BETON 21 DAN 28 HARI
PUBLIKASI ILMIAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I
pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Oleh:
ANDI YUNANTO
D 100 110 071
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
KUAT TEKAN BETON GEOPOLYMER
DENGAN VARIASI BERAT AGREGAT DAN BINDER PADA UMUR BETON 21 DAN 28 HARI
ABSTRAK
Beton merupakan material bangunan yang tersusun dari komposisi utama agregat kasar, agregat halus, air, dan Semen Portland. Akhir-akhir ini beton semakin sering mendapatkan kritik, karena emisi gas rumah kaca (karbondioksida) yang dihasilkan pada proses produksi semen. Dengan pertimbangan tersebut maka dikembangkan bahan pengikat beton baru yang disebut beton
geopolymer. Salah satu bahan yang digunakan dalam pembuatan beton geopolymer adalah abu
terbang batu bara (fly ash). Dengan memanfaatkan fly ash sebagai bahan pengganti dari semen
dinilai dapat menjaga lingkungan dan mengurangi biaya konstruksi. Pada penelitian ini benda uji yang digunakan yaitu silinder, dengan diameter 15cm dan tinggi 30cm. Pengujian kuat tekan dilakukan padaa saat beton berumur 21 dan 28 hari. Penelitian kali ini bertujuan untuk mengetahui
kuat tekan beton geopolymer yang paling maksimum dengan variasi perbandingan bahan penyusun,
agregat dengan binder yaitu 75:25, 30:70, 35:65 dan 40:60 dan dengan variasi umur beton 21, 28
hari. Mix design mengacu pada penelitian sebelumnya Prasetyo,G.B (2015). Jumlah benda uji pada
masing-masing variasi adalah 3 benda uji, sehingga jumlah benda uji keseluruhan berjumlah 24 buah. Benda uji berbentuk silinder dengan diameter 15cm dan tinggi 30cm. Data hasil pengujian
kuat tekan beton geopolymer pada variasi perbandingan bahan penyusun 25:75 dan pada variasi
umur beton 21 hari adalah 0.314 MPa, dan pada 28 hari adalah 0.720 MPa. Pada variasi perbandingan bahan penyusun 30:70 dan pada variasi umur beton 21 hari adalah 1.491 MPa, dan pada 28 hari adalah 2.055 MPa. Pada variasi perbandingan bahan penyusun 35:65 dan pada variasi umur beton 21 hari adalah 1.807 MPa, dan pada 28 hari adalah 2.192 MPa. Pada variasi perbandingan bahan penyusun 40:60 dan pada variasi umur beton 21 hari adalah 0.854 MPa,dan pada 28 hari adalah 1.699 MPa. Dapat disimpulkan bahwa variasi bahan penyusun beton
geopolymer yang paling maksimum pada perbandingan 35:65 pada umur 28 hari.
Kata kunci : alkaline activator, beton geopolymer, fly ash, lama umur beton
ABSTRACT
2
30:70 constituent material ratio variation and the variation of the concrete life of 21 days was 1,491 MPa, and at 28 days was 2,055 MPa. At 35:65 constituent material ratio variation and the variation of the concrete life of 21 days was 1,807 MPa, and at 28 days was 2,192 MPa. At 40:60 constituent material ratio variation and the variation of the concrete life of 21 days is 0854 MPa, and at 28 days was 1.699 MPa. It can be concluded that the variations of geopolymer concrete building blocks the maximum at 35:65 ratio at 28 days.
Keyword : alkaline activator, geopolymer concrete, fly ash, long life of concrete
1.PENDAHULUAN
Beton merupakan suatu campuran material yang digunakan bangunan modern oleh
masyarakat.Bahan dasar beton terdiri dari agregat kasar,agregat halus,bahan pengikat dan air.Beton
biasanya digunakan untuk bahan bangunan yang bersifat permanen seperti pada konstruksi
bangunan gedung,jembatan,jalan dan lain-lain.Dengan adanya perkembangan pembangunan
infrastruktur yang sangat pesat, yang juga mempengaruhi nilai jual harga bahan material bangunan
yang cukup mahal.Oleh karena itu pemakaian campuran material beton menggunakan bahan yang
mudah diperoleh,harga murah dan menghasilkan kualitas yang baik.Kualitas yang baik tergantung
pada bahan campurannya.Bahan campuran yang sangat penting dalam pembuatan beton adalah
semen.Produksi semen semakin hari semakin meningkat,dikarenakan pembangunan infastruktur
yang semakin banyak.
Ketersediaan semen di alam yang semain sedikit maka diperlukan alternatif lain untuk
pengganti semen dalam campuran beton yang menghasilkan beton ramah lingkungan dan harga
lebih terjangkau.Diantaranya melalui pengembangan beton dengan menggunakan bahan pengikat
organic seperti aluminia-silikat polymer,atau yang dikenal dengan geopolymer, yang merupakan
sinetesa dari material geologi yang terdapat pada alam yang kaya akan kandungan silica dan
alumunia (Davidovits, 1999).
Unsur-unsur geopolymer diantaranya pada material anorganik seperti alumunia-silikat
(polymer) atau disebut (geopolymer) yang dapat beraksi secara kimia dengan cairan alkaline pada
temperature tertentu agar menghasilkan campuran yang memiliki sifat seperti semen.
Berdasarkan uraian diatas penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kuat tekan beton
geopolymer pada perbandingan variasi bahan penyusun (25:75) s/d (40:60) dan variasi umur
betonnya (21 dan 28 hari)
Beton adalah hasil pencampuran bahan bangunan yang berupa semen, agregat, dan air. Juga
bisa ditambahkan bahan tambahan seperti bahan kimia, ataupun bahan limbah organik maupun non
Geopolymer adalah bahan material yang ramah lingkungan dan bisa dikembangkan sebagai
alternatif pengganti semen. Bahan dasar yang utama untuk pembuatan beton geopolymer yaitu bahan
yang banyak mengandung silicon dan alumunium. Unsur tersebut terdapat banyak pada material
buangan hasil industri, seperti abu terbang (fly ash) sisa pembakaran batu bara. Untuk melarutkan
unsur silicon dan alumunium, serta memungkinkan terjadinya reaksi kimiawi digunakan larutan yang
bersifat alkalis. Bahan material geopolimer tersebut bila digabungkan dengan agregat batuan, akan
menghasilkan beton geopolymer tanpa menggunakan semen lagi.
Binder adalah bahan pengikat dalam campuran beton (disebut binder beton geopolymer)
yang terdiri dari fly ash dan alkaline aktivator yang berupa sodiumsilikat (Na2SiO3) dan sodium
hidroksida (NaOH).
Beton geopolymer adalah campuran beton di mana penggunaan material Semen Portland
sebagai bahan pengikat digantikan oleh bahan lain seperti abu terbang (fly ash), abu kulit padi (rise
husk ash), dan lain-lain yang banyak mengandung silika dan alumunium (Davidovits, 1997).
Material penyusun utama untuk membuat bahan pengikat beton geopolymer terdiri dari 2
komponen yaitu komponen solid yang memiliki kandungan Silika (Si) dan Alumina (Al) yaitu fly
ash dan komponen alkaline aktivator yang berupa sodium silikat dan sodium hidroksida. Dan bahan
lainnya sama seperti beton pada umumnya yaitu agregat kasar, agregat halus dan air.
2.METODE
Metode yang akan digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini adalah metode eksperimen
laboratorium. Penelitian laboratorium merupakan suatu kegiatan yang berkaitan dengan menguji
kebenaran suatu hipotesis guna mencari pengaruh, hubungan ataupun perubahan. Pada penelitian ini
pembuatan benda uji dilakukan di laboratorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Surakarta,
penelitian dilakukan dengan cara pengujian benda uji untuk mengetahui kuat tekan beton
geopolymer optimum pada variasi perbandingan bahan penyusun (25:75 s/d 40:60) pada umur beton
21 dan 28 hari.
Pada penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, tahap pertama yang yaitu persiapan.
Pada tahapan pertama yaitu mempersiapkan bahan material dan alat-alat yang akan digunakan
sebelum melakukan penelitian agar sesuai dengan spesifikasi. Tahapan kedua yaitu melakukan
pengujian terhadap bahan material yang akan digunakan guna mengetahui berapa banyak kandungan
bahan organik yang terdapat pada pasir yang akan digunakan sebagai campuran adukan mortar.
Tahapan yang ketiga yaitu perencanaan campuran (mix design) dan pembuatan benda uji, pada tahap
ini dirancang perencanaan campuran (mix design) dengan perbandingan agregat dan binder pada
4
yang akan digunakan harus sesuai dengan rancangan campuran beton, pembuatan adukan beton
menggunakan alat molen minimixer dengan kapasitas 0,6 m3setara dengan pembuatan benda uji 6
silinder, untuk mendapatkan hasil adukan yang homogen. selanjutnya dilakukan pengujian slump
untuk mengetahui tingkat kekentalan adukan beton agar nilai slump yang direncanakan dapat
tercapai. Setelah mendapatkan nilai slump kemudian mix design dituangkan ke dalam cetakan,
benda uji dicetak menggunakan cetakan silinder diameter 15 cm dan tinggi 30 cm. Tahapan yang
keempat adalah perawatan beton setelah beton mulai mengeras, perawatannya dengan cara direndam
ke dalam air dalam kondisi suhu ruangan selama umur 21 dan 28 hari. Tahap yang kelima yaitu
Pengujian Benda Uji pada tahap ini dilakukan pengujian kuat tekan beton dengan benda uji
berbentuk silinder ukuran diameter 15 cm dan tinggi 30 cm dilakukan pada umur beton 21 dan 28
hari. Tahap yang keenam adalah Analisis Data yaitu data-data yang telah diperoleh dari hasil
kemudian dianalisis dan dihitung. Tahapan yang terakhir yaitu membuat kesimpulan sehingga dari
data yang sudah didapat dan dianalisis dapat ditarik kesimpulan sesuai dengan tujuan dari penelitian.
3.HASILDANPEMBAHASAN
3.1Hasil Pengujian Agregat Halus
Hasil pemeriksaan agregat halus yang telah dilaksanakan pada penelitian dapat dilihat pada
Tabel 3.1
Tabel 3.1. Hasil pemeriksaan agregat halus.
Jenis pemeriksaan Hasil
pemeriksaan Persyaratan Standar SNI Keterangan Kandungan organik No.2 (Orange) 1 - 5 SNI 03-2816-1992 Memenuhi syarat
Pemeriksaan SSD
Absorbtion% 4,17% < 5% SNI 03-1970-1990 Memenuhi syarat
Kandungan lumpur 1,04% < 5% - Memenuhi syarat
Gradasi pasir Daerah III Daerah III SNI 03-2384-1992 Memenuhi syarat Modulus halus butir 3,23 1,5-3,8 - Memenuhi syarat
Gambar 3.1. Hubungan antara Ukuran Ayakan dengan Persen Butir Lolos.
3.2Hasil Pengujian Agregat Kasar
Hasil pemeriksaan agregat kasar yang telah dilaksanakan pada penelitian dapat dilihat pada
Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Hasil pemeriksaan agregat kasar.
Jenis pemeriksaan Hasil Persyaratan Standar SNI Keterangan pemeriksaan
SNI 03-1969-1990 Memenuhi syarat Memenuhi Syarat Modulus halus butir 7,37 5 – 8 - Memenuhi syarat
Gambar 3.2. Hubungan antara Ukuran Ayakan dengan Persen Butir Lolos.
3.3Hasil Pengujian F lay Ash
Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PT. Jaya Ready Mix Sukoharjo
yang berasal dari sisa pembakaran batu bara dari pembakaran batu bara di PLTU Jepara. Pengujian
terhadap bahan baku fly ash dilakukan untuk mengetahui kandungan kimia dari fly ash. Pada
Batas Bawah Gradasi 20 mm Batas Atas Gradasi 20 mm
6
Tabel 3.3. Hasil Pengujian Kandungan Kimia Fly Ash
No Komposisi Kimia Persentase (%)
1 SiO2 45,27
(Sumber: hasil pengujian fly ash PT. Jaya Ready Mix oleh Sucofindo)
Dari data hasil pengujian kandungan kimia fly ash pada Tabel 3.3. didapatkan data yang
didominasi oleh unsur silika-besi- dan alumina. Dari kadar (SiO2+Fe2O3+Al2O3) diperoleh sebesar
75,93%. Sedangkan batas (SiO2+Fe2O3+Al2O3) kelas C minimal 50 % dan kelas
F(SiO2+Fe2O3+Al2O3) minimal 70%. Dapat disimpulkan bahwa fly ash dari PT. Jaya Ready Mix
masuk pada kelas F(ACI Manual of Concrete Practice 1993Part 1 226.3R-3).
3.4Perencanaan Adukan Beton
Kebutuhan bahan didapat menurut perbandingan massa benda uji. Hasil perencanaan
campuran adukan dapat dilihat pada Tabel 3.4
Tabel 3.4. Perencanaan campuran adukan beton geopolimer untuk setiap sampel.
Beton Na2SiO3 NaOH Ag.Halus Ag.Kasar Fly Ash Air
(Sumber : hasil pengujian)
Dari Tabel 3.4. diperoleh data hasil perencanaan campuran adukan beton geopolymer untuk
setiap sampel, dalam penelitian ini penggunaan kebutuhan air yang digunakan dalam pencampuran
dilapangan mungkin berbeda dengan perhitungan penggunaan kebutuhan air dalam perencanaan
awal campuran adukan beton geopolymer.Hal tersebut bisa saja terjadi karena tingkat kesulitan
dalam proses pencampuran adukan beton geopolymer dan pengaruh kondisi real dilaboratorium
dilaboratorium, kebutuhan air bisa dikurangi 10% atau ditambahkan 10% dari perencanaan awal
campuran adukan beton geopolymer.
3.5Kekentalan Adukan Beton
Dalam penelitian ini pengujian slump betujuan untuk mengetahui kekentalan adukan beton
agar memenuhi persyaratan yang diinginkan.Pengujian slump dilakukan dengan menggunakan
kerucut yang berdiameter atas 10 cm, diameter bawah 20 cm dan tinggi kerucut 30 cm. Hasil
pengujian nilai slump dapat dilihat pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5.1. Hasil pengujian nilai slump.
Waktu Pencampuran Nilai Slump (cm)
(menit) 25 : 75 30 : 70 35 : 75 40: 60
7,5 22.5 6 14 24
(Sumber : hasil pengujian)
Dari Tabel 3.5 pada perbandingan 25:75 dan 40:60 tidak dapat digunakan dalam pembuatan
struktur dikarenakan tidak masuk dalam spesifikasi nilai slump. Pada perbandingan 30:70 dapat
digunakan dalam plat pondasi, pondasi telapak bertulang, pondasi telapak tidak bertulang, kaison,
kontruksi dibawah tanah,jalan beton bertulang dan pembetonan massal.Pada perbandingan 35:75
dapat digunakan dalam plat (lantai), balok, kolom dan dinding.
Tabel 3.5.2. Spesifikasi nilai slump
Dari Tabel 3.5. menunjukan bahwa pada waktu pencampuran yang tepat akan menghasilkan
mutu beton yang tinggi. Hal ini di sebabkan karena pada waktu pencampuran yang tepat akan
menghasilkan sebuah campuran yang homogen.
3.6Hasil Pengujian Kuat Tarik
Pengujian kuat tekan beton dilakukan dengan menggunakan alat uji kuat tekan beton
compress testing mechine.
Hasil pengujian kuat tekan beton diperoleh dengan cara mengukur beban maksimum yang
8
Tabel 3.6.1. Data hasil pengujian kuat tekan beton geopolymer 25 : 75.
Umur Beton
Tabel 3.6.2. Data hasil pengujian kuat tekan beton geopolymer 30 : 70.
Umur Beton
Tabel 3.6.3. Data hasil pengujian kuat tekan beton geopolymer 35 : 65.
Umur Beton
Tabel 3.6.4. Data hasil pengujian kuat tekan beton geopolymer 40 : 60.
28 10.300 127000 70650 150 300 1.798
28 10.350 106500 70650 150 300 1.507
(Sumber : hasil pengujian)
Gambar 3.6 Hubungan antara Kuat Tekan Beton Geopolymer dengan Umur Beton (hari).
Dari data yang diperoleh pada Tabel 3.6.1, Tabel 3.6.2, Tabel 3.6.3, dan Tabel 3.6.4. Terdapat
2 jenis variasi waktu umur beton yang digunakan untuk beton yaitu 21 dan 28. Untuk beton
geopolymer 25:75,kuat tekan tertinggi dimiliki oleh beton dengan variasi waktu umur beton 28 hari.
Untuk beton geopolymer 30:70,kuat tekan tertinggi dimiliki oleh beton dengan variasi waktu umur
beton 28 hari.Untuk beton geopolymer 35:65,kuat tekan tertinggi dimiliki oleh beton dengan variasi
waktu umur beton 28 hari. Untuk beton geopolymer 40:60,kuat tekan tertinggi dimiliki oleh beton
dengan variasi waktu umur beton 28 hari.Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada waktu umur
beton 28 hari adalah waktu yang peling tepat untuk lama waktu umur beton Geopolymer.
Adapun perihal untuk variasi waktu lama umur beton terhadap mutu beton. Dapat
disimpulkan jika dalam variasi lama umur beton bahwa beton geopolymer memerlukan proses yang
agak lambat dalam penambahan kekuatan betonnya.
4.PENUTUP
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah diuraikan pada BAB V, maka diperoleh
beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Nilai kuat tekan tertinggi beton geopolymer adalah 2.192 MPa, pada umur beton 28 hari untuk
beton geopolymer dengan variasi bahan penyusun 35%:65%.
2. Dari penilitian yang sudah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa beton geopolymer memerlukan
proses yang agak lambat dalam penambahan kekuatan betonnya.
10
Tabel 4. Data Kenaikan Beton Mutu Normal
Beton Normal (25 MPa) Kekuatan Tekan beton (%)
Umur Beton (hari) 21 28
PBI 1971 95,0 100,0
3. Proses pembuatan beton geopolymer meliputi, mencampur agregat dengan binder, binder ini
terdiri dari fly ash dan larutan activator yang dicampur sampai homogen,dan terakhir
ditambahkan air sesuai mix design. Aduk semua material yang sudah dimasukkan sampai
mendapatkan kondisi homogen.
Dari kesimpulan di atas maka dapat dibuat suatu saran-saran sebagai berikut:
1. Dalam pembuatan beton geopolymer ini memerlukan proses yang agak lambat dalam
penambahan kekuatan betonnya maka dibutuhkan waktu yang lama dalam perawatannya.
2. Proses adukan beton geopolymer dianjurkan pada suhu dibawah 20oC untuk memperlambat
setting time pada pengikatan awal sehingga beton mudah diaduk atau meningkatkan workability.
3. Selama pelaksanaan pekerjaan pembuatan beton geopolymer ini, sebaiknya menggunakan
perlengkapan pelindung seperti masker dan sarung tangan karena fly ash dan zat kimia yang
digunakan sangat berbahaya bagi tubuh manusia.
PERSANTUNAN
Terima kasih kepada Allah S.W.T, yang telah melancarkan penelitian ini. Terima kasih juga
kepada kedua orang tua yang tiada henti mendoakan. Terima kasih kepada bapak Ir. Suhendro
Trinugroho, MT. Dan tidak lupa juga teman-teman yang selalu membantu di dalam pelaksanaan
penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
03-1974-1990, S. Metode Pengujian Kuat Tekan Beton. Penerbit Badan Standar Nasional.
232.2R-03, A. (2003). Use of Fly Ash in Concrete. American Concrete Institute,Farmington
Hils,Michigan: ACI Comitte 232.
C618-03, A. (2003). Standard Specification for Calcinated Natural Pozzolan for Use as a Mineral
Admixture in Portland Cement Concrete. US: ASTM International.
Davidovits, J. (1999). Chemistry of Geopolymer System,Terminology. France: Paper presented at
Ekaputri, J. d. (2007). Sifat Mekanik Beton Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Jawa Power
Paiton sebagai Material Alternatif. Jurnal PONDASI,vol 13 no 2 hal. 124-134.
Kasyanto, H. (2012). Tinjauan Kuat Tekan Beton Geopolymer berbahan Dasar Fly Ash dengan
Aktivator Sodium Hidroksida dan Sodium Silikat. Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri
Bandung.
Prasetyo, G. B. (2015). Tinjauan Kuat Tekan Beton Geopolymer dengan Fly Ash sebagai Bahan
Pengganti Semen. Laporan Tugas Akhir Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
R-92, A. 3. (1993). State-of-the-Art Report of High Strength Concrete. ACI Manual of Concrete
Practice,Part 1,Materials and General Properties of Concrete.
Riger, M. (2014). Kuat Tekan Beton Geopolymer Berbahan Dasar Abu Terbang (Fly Ash).
Manado: Skripsi Program S1 Teknik Sipil Universitas Sam Ratulangi .
Sutanto, E. H. (2005). Penelitian Beton Geopolymer dengan Fly Ash untuk Beton Struktural. TA No
: 15111415/SIP/2005.Jurusan Teknil Sipil Universitas Kristen Petra Surabaya.
Tjokrodimuljo, K. (1992). Tekhnologi Beton. Yogyakarta: Biro Penerbit Keluarga Teknik
Sipil,Universitas Gajah Mada.
Tjokrodimuljo, K. (1996). Teknologi Beton. Yogyakarta: Biro Penerbit Keluarga Teknik
